Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 81
Текст из файла (страница 81)
Хагиге Кео. Мо1. СеП Вто1. 7: 311 — 322. ! шпопд А.1. й Брессог О. (.. (2003) Хпс!еаг аресЫея а пюде1 (ог пис!еаг огИапе1!ея Хасите Кео. Мо1. СеП Вго1. 4: 605 — 612. МаеаЬппа К, й саегппс!! (!. К. (2003) Л 1счо-асер асаЕЕо1д!пб июс1е! Еог пп1о6с сЬгосиоюте аааетЫу.
Оео. СеП 4: 467 — 480. 5!пю,!. К., Ноиасоп Б. !., Маааг!пп!!с Т. й Кке !. С. (2006) Л (сапа-Са!1 Ь!асопе соде деВпед Ьу топогпеЬЬу1а(ед Н4 1 уя20 апд НЗ 1 уя9 девагса(еа д!а(!пс( геа!опа о1 я!еп( сЬгота6п.,1. В1о1. СЬет. 281: 12760 — 12766. Яре!сЬег М. К, й Саг(ег Х. Р. (2005) ТЬе песч су(обепег!ся Ыпгг!пи (Ье Ьоипс1- апеа сч!(Ь спо1есп!аг Ью!оау.
Ха1ите Нет Сепе1. б: 782 — 792. 2Ыти!еч 1. Г. (1998) МогрЬо!оау апд Фспс!иге о1 ро!усепе сЬгогпоютея Ас1о. Сепе1. 37: 1 — 566. Эволюция геномов Васгег М. Л. й Ре!п!ииег Р. (.. (2002) ЛШ гереа1а апд Ьптап пепит!с д!чега!(у. Ха1иге Веи. Сепег. 3: 370 — 379. В1апсЬебе М., Сгееп Е. Р., МсПег ч(г., й Наиаа!ег Р. (2004) Кесопа(госнии 1агае геиюпа о! ап апсеа(га1 вапппа1!ап влепите сп лПсо. Сепоте Иея 14: 2412 — 2423. СЬепа 2., Чепсига М., ЯЬе Х, ег а!.
(2005) Л влепите-сч!де сотрапаоп о1 гесеп( сЬ!гпрапгее апс1 Ьшпап ьеатепса! дпр! кабопя Ха1иге 437: 88 — 93. Реп!с 1, Сагюп А. К. й бсЬегег 5. (2006) %гас!ига! чапа6оп сп 1Ье Ьшпап бепоте. Хасиге Яео. Сепег. 7; 85 — 97. 1п(егпа(!опа1 Ншпап Сепоте бечпепс!пи Сопюгбшп (2001) 1псба! аес!пепе!па апс1 апа1уяа о( (Ье Ьшиап влепите. Ха1иге 409: 860 — 921. !пгегпа(!опа! Ншпаи Сепоте Сопюгг!пт (2004) Г!и!вЫии ВЬе епсЬгова6с жцпепсе о1 (Ье Ьпгпап пепите. Хасиге 431: 931 — 945. Коагп! К., СаЬпге! Б., Оп!оп В. й Р!асЬег С. (2004) Епсагуо(к пепите ечо1и6оп (ЬгощЬ СЬе ароп(апеоиь дпр1ка6оп о1 !агре сЬговоюта1 аерпепся ЕМВО,1. 23: 234 — 243. Магда!!еа Е.Н., Х!5С Согпрага6че Бес)иепс!иа Ргодгат й Сгееп ЕР (2003) Ре1ес(!пд Ь!аЫу сопаегчед геи!опа о( СЬе Ьшпап влепите Ьу вп16арес!еа асс!пепсе согпрапаопя Со!с( 5рг1пд НагЬог Бдтр.
Оиап1. Всо1. 68: 255 — 263. Моиае Сепогпе бес!пепе!ии Сопюг6шп (2002) 1псба! асс!иепс!иб апс1 сотрага6че апа!уа!ь о! 1Ье тоиае пепите. Ха1иге 420: 520 — 562. Ро1!агд К. Б., ба!ата 5. К., 1атЬегс Х, е! а1. (2006) Лп КХЛ аепе ехргеааес1 дпг!пи согбса1 дече!ортеп( ечо!чед гар!д!у т Ьшпапя Ха1иге 443: 167 — 172. ЯЬагр Л.,!., СЬещ 2. й ЕкЫег Е.
Е. (2007) 8(пкспга1 чапа(соп оЕ СЬе Ьшпап иепоте. Аппи. Йео. Сепот)се Нит. Сепе1. 7: 407 — 442. 5!ере1 Л, Ве!егапо С, Редегаеп !. Я, ег а1. (2005) Ечо!Ш!опагу соиаегчед е!степ(а си чегсеЬгаге, !паес6 счогт, апс1 уеаа( иепогпея Сепоте Кев 15: !034 — 1050. ТЬе 1п1егпа6опа! НарМар Сопюг6шп (2005) Л Ьар!о(уре вар о( (Ье Ьшпап пепите. Хасиге 437: 1299 — 1320. ТЬе ЕХСООЕ Рго!ес1. Сопюг(!шп (2007) !депЯ!са(!оп апд апа1уяа о! !ипс6опа1 е1етеп(а !и 1 ~' о! сЬе Ьптап иепове Ьу сЬе ЕХСООЕ р!!о1 рго!ес6 Ха1иге 447: 799-816. Репликация, репарация и рекомбинация ДНК Способность клеток поддерживать высокую упорядоченность в море вселенского хаоса зависит от точного копирования огромного количества генетической информации, записанной в химической форме в виде ДНК.
Этот процесс, названный репликацией ДНК, должен произойти прежде, чем клетка сможет произвести две генетически тождественные дочерние клетки. Поддержание порядка требует также неустанного надзора за этой генетической информацией и своевременного ее восстановления, потому что ДНК в клетках часто повреждается поступающими из окружающей среды химическими соединениями и радиацией, а также теплотой и реакционноспособными молекулами, производимыми в самой клетке. В этой главе мы описываем белковые машины, которые реплицируют и восстанавливают ДНК клетки. Эти машины катализируют некоторые из самых быстрых и точных процессов, протекающих в клетках, и их механизмы во всем своем великолепии показывают изяшество и эффективность химии клеток.
Тогда как непродолжительная жизнь клетки может зависеть от предотвра щения изменений в ее ДНК, длительное выживание вида требует, чтобы последовательности ДНК могли изменяться в масштабе смены множества поколений. Несмотря на огромные усилия, которые клетки прилагают ради сохранения своей ДНК, эпизодические изменения в последовательностях ДНК все же происходят.
С течением времени такие изменения становятся основой генетической изменчиво сти, на которую естественный отбор оказывает свое воздействие в ходе эволюции организмов. Мы начинаем эту главу с краткого обсуждения изменений, которые происходят в ДНК при передаче из поколения в поколение. Затем мы обсудим механизмы клетки — репликации ДНК и репарации ДНК, — которые отвечают за сведение такого рода изменений к минимуму. Наконец, мы рассмотрим некоторые из наиболее занимательных механизмов изменения последовательности ДНК вЂ” это механизмы рекомбинации ДНК, в том числе и перемешение по хромосомам специфических последовательностей ДНК, названных подвижными, или мобильными, генетиче скими элементами. 5.1.
Сохранение последовательностей ДНК в ходе эволюции Хотя, как только что было сказано, случайные генетические изменения способствуют длительному выживанию вида, для выживания отдельно взятой особи требуется высокая степень генетической стабильности. Лишь изредка процессы поддержания неизменности ДНК клетки дают сбой, приводящий к необратимому 5.1. Сохранение последовательностей ДНК в ходе эволюции 405 изменению в ДНК. Такое изменение называют мутацией, и оно может привести к гибели организма, если произойдет в жизненно важной позиции последовательности ДНК.
5.1.1. Частоты мутаций чрезвычайно низки Частота мутаций — частота, с которой в последовательностях ДН К происходят заметные изменения, — может быть определена непосредственно из экспериментов, проводимых над бактерией вроде ЕзсЬейс)па сод — объект, получивший постоянную прописку в нашем кишечном тракте и часто привлекаемый к лабораторным опытам (о чем было сказано в главе 1). В стенах лабораторий Е. сой делится примерно один раз каждые 40 минут, и одна единственная клетка способна породить огромную популяцию — несколько миллиардов — менее чем за день. В такой популяции возможно обнаружить маленькую долю бактерий, которые перенесли повреждающую мутацию в определенном гене — если этот ген не требуется для выживания бактерии. Например, частота мутаций гена, необходимого клеткам для того, чтобы использовать сахар лактозу в качестве источника энергии, может быть определена, когда клетки выращиваются в присутствии иного сахара, например глюкозы.
Доля поврежденных генов служит заниженной оценкой действительной частоты мутаций, потому что многие мутации, по природе своей, молчащие (например, те, что изменяют кодон, но при этом не сопровождаются заменой кодируемой им аминокислоты, или же те, что заменяют аминокислоту, но не затрагивают функцию белка, кодируемого поврежденным геном). С поправкой на такие молчащие мутации получается, что индивидуальный ген, который кодирует белок среднего размера (= 10з кодирующих пар нуклеотидов), мутирует (не обязательно с инактивацией белкового продукта) примерно один раз в приблизительно 10в поколениях клеток бактерий. Иначе говоря, частота мутаций в бактериях составляет приблизительно 1 нуклеотид на 10з нуклеотидов в одном поколении клеток.
Недавно появилась возможность измерять частоту мутаций непосредственно в зародышевой линии клеток более сложных, воспроизводящихся половым путем организмах, например нематоды С. е1едапз. Этих червей, у которых время генерации составляет 4 суток, выращивали на протяжении многих поколений, используя свойственный им способ воспроизводства путем самооплодотворения (обсудим в главе 22). Затем определяли последовательности ДНК большой области генома для многих червей-потомков и сравнивали их с соответствующей последовательностью червя-прародителя.
Этот анализ показал, что в среднем две новые мутации (главным образом короткие вставки и делеции) возникают в гаплоидном геноме очередного поколения. Если принять во внимание число делений клеток, необходимых для производства сперматозоидов и яйцеклеток, то частота мутаций окажется приближенно равной 1 на 10э нуклеотидов за одно деление клетки— частота, поразительно схожая с таковой для размножающейся бесполым путем Е. со1(, описанной выше, Прямое измерение частоты мутаций в зародышевой линии клеток млекопи тающих сложнее, но косвенные оценки получить возможно. Один из способов состоит в сравнении аминокислотных последовательностей одного и того же белка у нескольких видов.
Долю аминокислот, которые отличаются между любыми двумя видами, можно затем сравнить и соотнести с числом лет, прошедших с момента расхождения этой пары видов от их общего предка, что устанавливается по пале- онтологическим данным.
Прибегнув к этому методу, можно вычислить число лет, 40б Часть 2. Основные генетические механизмы которое проходит в среднем, прежде чем наследуемое изменение в аминокислотной последовательности белка становится закрепленным в организме. Поскольку каждое такое изменение обычно отражает изменение одного нуклеотида в последовательности ДНК гена, кодирующего этот белок, то мы можем употребить эту величину для оценки среднего числа лет, необходимого для возникновения единичной устойчивой мутации в соответствующем гене.
Такие вычисления будут почти всегда существенно занижать действительную частоту мутаций, потому что многие мутации будут наносить урон функции белка и исчезать из популяции в силу естественного отбора, то есть в результате преимущественной гибели несущих такие мутации организмов. Но последовательность одного семейства белковых фрагментов, кажется, не имеет особого значения, благодаря чему гены, которые их кодируют, могут накапливать мутации без отбраковки естествен ным отбором. Это фибринопетпиды — фрагменты длиной двадцать аминокислот, которые удаляются из молекулы, когда белок фибриноген активируется и образует фибрин во время свертывания крови. Так как функция фибринопептидов явно не зависит от последовательности аминокислот, они могут безболезненно переносить замены почти любых из имеющихся в их составе аминокислот.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
